主动层结构及面射型共振腔体雷射制造技术

本申请提供了一种主动层结构及面射型共振腔体雷射，主动层结构包括：从下至上依次设置的N型掺杂层、第一局限层、复合量子井层、第二局限层和P型掺杂层；其中，复合量子井层包括交替设置的能障层和井层；能障层的数量等于井层的数量加一；主动层结构中的各层分别对应的能带值整体上呈非对称形态分布。本申请通过设置能带值整体上呈非对称形态分布的主动层多层结构，可以有效阻止电子越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，防止组件高温或是高电流操作时造成寿命异常，提高器件寿命；并促使大部分载子留在井层，增加载子复合机率，进而提升内部量子效率。进而提升内部量子效率。进而提升内部量子效率。

【技术实现步骤摘要】
主动层结构及面射型共振腔体雷射


[0001]本申请涉及半导体
，尤其是涉及一种主动层结构及面射型共振腔体雷射。

技术介绍

[0002]传统VCSEL半导体激光器中，主动层的井层、能障层、局限层及掺杂层以不同能隙材料所构成，以有机金属化学气相沉积(MOCVD)来进行结构成长。传统的外延主动层结构以主动区为中心时往往呈对称结构形态，这样会导致电子容易越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，在组件高温或高电流时造成寿命异常。

技术实现思路

[0003]本申请的目的在于提供一种主动层结构及面射型共振腔体雷射，通过设置能带值整体上呈非对称形态分布的主动层多层结构，可以有效阻止电子越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，防止组件高温或是高电流操作时造成寿命异常，提高器件寿命；并促使大部分载子留在井层，增加载子复合机率，进而提升内部量子效率。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种主动层结构，主动层结构包括：从下至上依次设置的N型掺杂层、第一局限层、复合量子井层、第二局限层和P型掺杂层；其中，复合量子井层包括交替设置的能障层和井层；能障层的数量等于井层的数量加一；主动层结构中的各层分别对应的能带值整体上呈非对称形态分布。
[0005]在本申请较佳的实施方式中，上述复合量子井层中的井层数量为奇数。
[0006]在本申请较佳的实施方式中，上述复合量子井层包括：从下到上依次设置的第一能障层、第一井层、第二能障层、第二井层、第三能障层、第三井层和第四能障层；其中，第二能障层的能带值高于其它能障层的能带值；在本申请较佳的实施方式中，上述第一局限层对应的能带值高于第二局限层对应的能带值。
[0007]在本申请较佳的实施方式中，上述N型掺杂层包括：从下至上依次设置的第一N掺杂层、第二N掺杂层和第三N掺杂层；第三N掺杂层对应的能带值小于第一N掺杂层对应的能带值，且大于第二N掺杂层对应的能带值。
[0008]在本申请较佳的实施方式中，上述P型掺杂层包括：从下至上依次设置的第一P掺杂层和第二P掺杂层；第二P掺杂层对应的能带值大于第一P掺杂层对应的能带值。
[0009]在本申请较佳的实施方式中，上述第一N掺杂层、第二能障层、第二局限层和第二P掺杂层的能带值均相同；第三N掺杂层、第一能障层、第三能障层和第四能障层的能带值均相同。
[0010]在本申请较佳的实施方式中，上述第一N掺杂层、第二N掺杂层和第三N掺杂层分别对应的材料为：Al
(0.9)
Ga
(0.1)
As、Al
(0.1)
Ga
(0.9)
As和Al
(0.3)
Ga
(0.7)
As。
[0011]在本申请较佳的实施方式中，上述第一P掺杂层和第二P掺杂层分别对应的材料为：Al
(0.7)
Ga
(0.3)
As和Al
(0.9)
Ga
(0.1)
As。
[0012]第二方面，本申请实施例还提供一种面射型共振腔体雷射，面射型共振腔体雷射包括：从下到上依次设置的衬底、缓冲层、N型布拉格反射层、如上一方面所述的主动层结构、氧化层和P型布拉格反射层。
[0013]本申请实施例提供的主动层结构及面射型共振腔体雷射，主动层结构包括：从下至上依次设置的N型掺杂层、第一局限层、复合量子井层、第二局限层和P型掺杂层；其中，复合量子井层包括交替设置的能障层和井层；能障层的数量等于井层的数量加一；主动层结构中的各层分别对应的能带值整体上呈非对称形态分布。通过设置能带值整体上呈非对称形态分布的主动层多层结构，可以有效阻止电子越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，防止组件高温或是高电流操作时造成寿命异常，提高器件寿命；并促使大部分载子留在井层，增加载子复合机率，进而提升内部量子效率。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为现有技术中的一种主动层结构的能带图；
[0016]图2为现有技术中的一种主动层结构中的电子电洞复合图；
[0017]图3为本申请实施例提供的一种主动层结构的示意图；
[0018]图4为本申请实施例提供的一种主动层结构的能带图；
[0019]图5为本申请实施例提供的一种主动层结构中的电子电洞复合图；
[0020]图6为本申请实施例提供的另一种主动层结构的示意图；
[0021]图7为本申请实施例提供的另一种主动层结构的能带图；
[0022]图8为本申请实施例提供的一种电场强度对比仿真图；
[0023]图9为本申请实施例提供的一种面射型共振腔体雷射的结构示意图。
具体实施方式
[0024]下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0025]现有技术中，传统的外延主动层结构以主动区为中心时往往呈对称结构形态，参见图1所示，主动层结构中的多个局限层、能障层和井层分别对应的能带值呈中心对称分布，这样会导致电子容易越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，参见图2所示，在组件高温或高电流时造成寿命异常。
[0026]基于此，本申请实施例提供一种主动层结构及面射型共振腔体雷射，通过设置能带值整体上呈非对称形态分布的主动层多层结构，可以有效阻止电子越过主动区内的能障层抵达P型掺杂侧的局限层，防止组件高温或是高电流操作时造成寿命异常，提高器件寿命；并促使大部分载子留在井层，增加载子复合机率，进而提升内部量子效率。
[0027]为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种主动层结构进行详细介绍。
[0028]图3为本申请实施例提供的一种主动层结构，该主动层结构包括：从下至上依次设置的N型掺杂层11、第一局限层12、复合量子井层13、第二局限层14和P型掺杂层15；其中，复合量子井层13包括交替设置的能障层131和井层132；能障层131的数量等于井层132的数量加一；(图3中以井层数量为三，能障层数量为四为例示出)主动层结构中的各层分别对应的能带值整体上呈非对称形态分布，如图4所示。
[0029]井层132主要的目的就是让电子与电洞在井层会合之后进而复合后成为光子；能障层131主要的目的就是让载子不会轻易越过能障层，而是在井层被填满之后才会越过能障层；局限层(第一局限层12和第二局限层14)主要的目的是阻挡过多的载子连续越过井层及能障层，避免组件寿命受到影响。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动层结构，其特征在于，所述主动层结构包括：从下至上依次设置的N型掺杂层、第一局限层、复合量子井层、第二局限层和P型掺杂层；其中，所述复合量子井层包括交替设置的能障层和井层；所述能障层的数量等于所述井层的数量加一；所述主动层结构中的各层分别对应的能带值整体上呈非对称形态分布。2.根据权利要求1所述的主动层结构，其特征在于，所述复合量子井层中的井层数量为奇数。3.根据权利要求2所述的主动层结构，其特征在于，所述复合量子井层包括：从下到上依次设置的第一能障层、第一井层、第二能障层、第二井层、第三能障层、第三井层和第四能障层；其中，所述第二能障层的能带值高于其它能障层的能带值；能障层的能带值均高于井层的能带值。4.根据权利要求3所述的主动层结构，其特征在于，所述第一局限层对应的能带值高于所述第二局限层对应的能带值。5.根据权利要求4所述的主动层结构，其特征在于，所述N型掺杂层包括：从下至上依次设置的第一N掺杂层、第二N掺杂层和第三N掺杂层；所述第三N掺杂层对应的能带值小于所述第一N掺杂层对应的能带值，且大于所述第二N掺杂层对应的能带值。6.根据权利要求5所述的主动层结构，其特征在于，所述P型掺杂层包括：从下至上依次设置的第一P掺杂层和第二P掺杂层；所述第二P掺杂层对应的能带值大于所述第一P掺杂层对...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘德烈，李承远，李佳勋，
申请(专利权)人：深圳市德明利光电有限公司，
类型：发明
国别省市：